安科瑞Acrel-1000DP分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)

在廣西大唐至浦北高速高速（大茅垌）項目中應(yīng)用

摘 要：人類對地球傳統(tǒng)能源需求的增加給環(huán)境帶來了致命負(fù)擔(dān)。太陽能的開發(fā)利用為人類開辟了一條兼顧發(fā)展與生態(tài)的新路徑註入新的動力，其中分布式光伏的興起尤為關(guān)鍵方案。作為能源利用方式的革新高質量發展，分布式光伏通過“就近發(fā)電不斷進步、就近消納"的靈活模式主要抓手，不僅有效降低了傳統(tǒng)化石能源的依賴程度體製，更在推動清潔能源體系構(gòu)建、促進能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型中扮演著重要角色集成應用，為全球減碳目標(biāo)的實現(xiàn)注入了新動能探討。為保證光伏發(fā)電的安全性，需要采用一套既能夠保證發(fā)電的安全性高效流通，又能夠保證發(fā)電的質(zhì)量的保護方案調解製度。

關(guān)鍵詞：分布式光伏；減碳目標(biāo)統籌發展；“就近發(fā)電深化涉外、就近消納"

1.                      概述

在分布式光伏是一種以太陽能光伏發(fā)電為基礎(chǔ)的電力供應(yīng)方式，與傳統(tǒng)的集中式光伏發(fā)電不同生產製造，分布式光伏分布在用戶集中的地區(qū)開展試點，是更加靈活的光伏發(fā)電系統(tǒng)。[1]光伏發(fā)電具有顯著的能源共同、環(huán)保和經(jīng)濟效益推進一步，是好的綠色能源之一，在我國平均日照條件下安裝1 千瓦光伏發(fā)電系統(tǒng)簡單化，1 年可發(fā)出1200 度電力度，可減少煤炭(標(biāo)準(zhǔn)煤)使用量約400 千克，減少二氧化碳排放約1 噸系統性。根據(jù)世界自然基金會研究結(jié)果：從減少二氧化碳效果而言勇探新路，安裝1平米光伏發(fā)電系統(tǒng)相當(dāng)于植樹造林100 平米，目前發(fā)展光伏發(fā)電等可再生能源是根本上解決霧霾傳遞、酸雨等環(huán)境問題的有效手段之一試驗。[2]

大塘至浦北高速公路光伏發(fā)電項目（以下簡稱“本項目"）是響應(yīng)國家“優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，提供更加清潔開展攻關合作、可靠的能源"的號召製度保障，投資建設(shè)的分布式光伏發(fā)電應(yīng)用示范項目。

本項目位于欽州市大塘至浦北高速公路浦北縣大茅垌路段的有效手段，利用高速公路沿線邊坡建設(shè)分布式光伏發(fā)電站進行部署，項目采用“全額上網(wǎng)"模式，利用高速公路沿線斜坡建設(shè)分布式光伏發(fā)電項目應用情況，總建設(shè)規(guī)模約為4.08MWp。通過原有10KV更山支52+1號桿接入電網(wǎng)的接入系統(tǒng)組建，屬于欽州市供電公司管理范圍表現。

本期項目采用光伏組件特點，總?cè)萘繛?/span>4.08MW，本項目電量結(jié)算原則為：全額上網(wǎng)結論。項目計劃2025年4月底建成投產(chǎn)和諧共生。本項目二次設(shè)計選用安科瑞Acrel-1000DP分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)解決方案，光伏監(jiān)控平臺在配套操作系統(tǒng)下運行適應性強，使得本地保護技術交流、監(jiān)控方案更為穩(wěn)定可靠。通過本次分布式光伏的投建與實施相對較高，為用戶提供了清潔資源配置、可再生的電力能源，有助于減少對傳統(tǒng)能源的依賴相關，降低碳排放大力發展。

本文介紹光伏電站接入系統(tǒng)方案的論證，系統(tǒng)繼電保護及安全自動裝置生產效率、系統(tǒng)通信產能提升、系統(tǒng)調(diào)度自動化方案研究等。

圖1 項目現(xiàn)場圖

2.                      解決方案

本項目為屋頂分布式光伏項目節點，該期項目的容量為4.08MW通過活化，項目采用全額上網(wǎng)的消納方式。新增并網(wǎng)點設(shè)置光伏出線柜柜的特點，計量柜健康發展，PT柜，光伏進線柜最為突出。新增的光伏系統(tǒng)配置自動化系統(tǒng)落實落細，實時采集并網(wǎng)信息，信息上傳至當(dāng)?shù)卣{(diào)控中心DMS系統(tǒng)高效化。光伏發(fā)電逆變器電源電壓為800V製高點項目，經(jīng)箱變升壓變升壓至10kV后,通過高壓電纜接入新增的10kV光伏進線柜,通過并網(wǎng)柜并入原有10KV六橋線。項目采用Acrel-1000DP光伏監(jiān)控平臺範圍和領域。監(jiān)控平臺具有對全站數(shù)據(jù)的實時觀測有所增加、事故告警提示等功能。

圖2 項目電站編號圖

3.                      技術(shù)方案

本項目規(guī)模約為4.08MWp更高要求，利用高速公路沿線空地建設(shè)光伏發(fā)電系統(tǒng)越來越重要的位置，關(guān)鍵設(shè)備光伏組件、逆變器共同學習、變壓器等采用國內(nèi)產(chǎn)品順滑地配合。分布式光伏系統(tǒng)所發(fā)電量采用全額上網(wǎng)。本項目光伏發(fā)電系統(tǒng)所輸出的直流電經(jīng)組串式逆變器轉(zhuǎn)換成交流電后效高，就地升壓至10KV前沿技術，經(jīng)開關(guān)柜通過1回出線接入至一次倉10KV并網(wǎng)柜母線基礎，并網(wǎng)柜傳輸光伏發(fā)電至柱上開關(guān)進行并網(wǎng)。本工程規(guī)劃擬建裝機容量為4.896MWp拓展基地，交流側(cè)容量為4.08MW集中展示，按照光伏電站使用壽命25年進行計算得到，本項目平均每年發(fā)電容量為559.41KWh體系流動性，25年總共發(fā)電量為13985.27KWh探索創新，計劃投產(chǎn)時間2025年，擬采用“全額上網(wǎng)"模式實現了超越。

4.1升壓變壓器及高低壓配電設(shè)備

本項目配備一臺三相交流1000KVA的干式變壓器新產品、一臺三相交流800KVA的干式變壓器、一臺三相交流500KVA的干式變壓器相對開放、一臺三相交流630KVA的干式變壓器推進高水平、五臺三相交流630KVA的干式變壓器。額定電壓10.5±2×2.5%/0.8kV拓展應用，接線組別為 Dy11生產創效。交流頻率為50Hz,可以戶外使用，能效等級滿足國家規(guī)范要求管理。

圖3 新建光伏一次圖

4.2繼電保護及安全自動裝置

本光伏電站內(nèi)主要電氣設(shè)備采用微機保護優化上下，以滿足信息上送。元件保護按照《繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》（GB14285－2006）配置模樣。

1）防孤島檢測

分布式電源應(yīng)具備快速監(jiān)測孤島且立即斷開與電網(wǎng)連接的能力生產體系，防孤島保護動作時間不大于2S,其防孤島保護應(yīng)與配電網(wǎng)側(cè)線路重合閘和安全自動裝置動作時間相配合。在本光伏電站并網(wǎng)點裝設(shè)防孤島保護裝置很重要，防止產(chǎn)生非計劃性孤島能力和水平。

2）       并網(wǎng)線路繼電保護及安全自動裝

分布式光伏項目線路發(fā)生短路故障時，線路保護應(yīng)快速動作異常狀況，瞬時跳開相應(yīng)并網(wǎng)點斷路器研究，滿足全線故障快速可靠切除故障的要求。安裝光伏發(fā)電項目的用戶變電站10kV母線應(yīng)配置故障解列裝置應用創新，實現(xiàn)頻率電壓異常緊急控制功能提高，跳開相應(yīng)斷路器（專用開關(guān)）。

3）       電能質(zhì)量監(jiān)測裝置

根據(jù)Q/GDW10651—2015《電能質(zhì)量評估技術(shù)導(dǎo)則》的相關(guān)要求的特性；通過10(6)kV～35kV電壓等級并網(wǎng)的變流器類型電源應(yīng)在公共連接點裝設(shè)滿足GB/T19862要求的電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置交流，以滿足接入福建電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測子站通信機的接入規(guī)范，對電壓提供堅實支撐、頻率還不大、諧 波、功率因數(shù)等電能質(zhì)量參數(shù)進行監(jiān)測取得明顯成效，電能質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)至少保存一年選擇適用。

光伏電站應(yīng)滿足《國網(wǎng)湖北電力做好中低壓分布式電源接入系統(tǒng)優(yōu)質(zhì)服務(wù)指導(dǎo)意見》有關(guān)電能質(zhì)量要求的規(guī)定管理，當(dāng)接入配電網(wǎng)的分布式電源導(dǎo)致公共連接點 電能質(zhì)量不滿足相關(guān)要求時，運營管理方應(yīng)在規(guī)定時間內(nèi)采取改善電能質(zhì)量措施業務指導，未采取治理措施或采取改善措施后電能質(zhì)量仍無法滿足要求時，電網(wǎng)運營管理部門采取斷開該分布式電源管控措施就此掀開，直至電能質(zhì)量滿足要求時方可重新并網(wǎng)長足發展。

通過10KV電壓等級并網(wǎng)的分布式電源，應(yīng)具備低電壓穿越能力和高電壓穿越能力穩步前行，高低 電壓穿越的考核曲線應(yīng)滿足現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范要求結構不合理。

通過10(6)kV～35kV電壓等級并網(wǎng)的分布式電源，應(yīng)在并網(wǎng)運行后6個月內(nèi)向縣供電公司提供運行特性檢測報告逐步改善，檢測結(jié)果應(yīng)符合Q/GDW10651—2015《電能質(zhì)量評估技術(shù)導(dǎo)則》的相  關(guān)要求意見征詢。分布式電源接入電網(wǎng)的檢測點為電源并網(wǎng)點，應(yīng)由具有相應(yīng)資質(zhì)的單位或部門進行檢測大大提高，并在檢測前將檢測方案報縣供電公司調(diào)控中心備案的必然要求。

在新(擴)建諧波源用戶投運后，縣供電公司營銷部組織對用戶諧波進行測試取得了一定進展。如發(fā)現(xiàn)評估不超標(biāo)而實測超標(biāo)的用戶完善好，縣供電公司營銷部應(yīng)對該用戶下發(fā)諧波整改通知，及時落實用戶諧波治理措施積極參與。

4）       AGC/AVC裝置

根據(jù)南網(wǎng)調(diào)度部門的設(shè)計要求分布式光伏項目對接入南網(wǎng)需要滿足《光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定（GB/T 29319-2024）》問題分析。配置AGC/AVC裝置可以實現(xiàn)對逆變器有功功率和無功功率進行調(diào)節(jié)，滿足設(shè)計所要求的“四可(可觀交流研討、可測更加完善、可控、可調(diào)）"建設應用。

5）       態(tài)勢感知裝置

根據(jù)《南方電網(wǎng)分布式新能源并網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全防拍方案》（辦總調(diào)（2022）7號附件1）分布式新能源場站配置配網(wǎng)安全防護裝置支撐作用，并實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全威脅的實時監(jiān)測與審計，上送電力監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢感知系統(tǒng)相關。配置態(tài)勢感知裝置能夠及時的監(jiān)測出潛在風(fēng)險大力發展，在遭遇風(fēng)險攻擊時能夠及時發(fā)出告警。

圖4 態(tài)勢感知配置圖

4.                      系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本項目光伏電站配置一套綜合自動化系統(tǒng)生產效率，采用安科瑞電氣股份有限公司所提供的Acrel-1000DP分布式光伏電力監(jiān)控系統(tǒng)具有保護產能提升、控制、通信將進一步、測量等功能充分發揮，可實現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)、開關(guān)站的全功能綜合自動化管理成就。本項目逆變器重要方式、高低壓設(shè)備等狀態(tài)信號均接入本監(jiān)控系統(tǒng)開展面對面。

本項目光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)包括兩部分：站控層和就地層，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為開放式分層非常重要、分布式結(jié)構(gòu)進一步提升。

監(jiān)控系統(tǒng)通過以太網(wǎng)與就地層相連,就地層按照不同的功能、系統(tǒng)劃分營造一處，以相對獨立的方式分散在逆變器區(qū)域或箱變中改革創新，在站控層及網(wǎng)絡(luò)失效的情況下，就地層仍能獨立完成就地各電氣設(shè)備的監(jiān)測取得顯著成效。計算機監(jiān)控系統(tǒng)通過遠動工作站GPRS公網(wǎng)與欽州市電力公司實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊新模式。

站控層由計算機網(wǎng)絡(luò)連接的服務(wù)器、操作員站不容忽視、遠動站等組成組織了，提供站內(nèi)運行的人機界面，實現(xiàn)管理控制就地層設(shè)備等功能說服力，形成全站監(jiān)控搶抓機遇、管理中心，并具備與遠方控制中心通信的接口逐漸顯現。

就地層設(shè)備由智能測控單元全會精神、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通訊單元、逆變器數(shù)據(jù)采集單元拓展基地、多功能電能表等構(gòu)成集中展示，主要電氣設(shè)備包括逆變器、箱變體系流動性、并網(wǎng)開關(guān)探索創新。它直接采集處理現(xiàn)場的原始數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)傳送給站控層監(jiān)控主站實現了超越，同時接收站控層發(fā)來的控制操作命令新產品，經(jīng)過有效性判斷、閉鎖檢測橋梁作用、同步檢測等新品技，最后對設(shè)備進行操作控制。

站控層與就地層之間的通訊網(wǎng)絡(luò)采用GPRS無線通訊網(wǎng)絡(luò)求得平衡。

每個光伏發(fā)電單元配帶無線發(fā)射功能的數(shù)據(jù)采集裝置紮實做，采集每組光伏組件數(shù)據(jù)，逆變器參數(shù)至關重要，測控裝置提供深度撮合服務、智能計量表計的數(shù)據(jù)，打包后通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸給監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)視。

圖5 監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)功能

4.1.                      實時監(jiān)測

Acrel-1000DP分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)人機界面友好組成部分，能夠以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態(tài)影響，實時監(jiān)測各回路電壓、電流的過程中、功率發展契機、功率因數(shù)等電參數(shù)信息，動態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器促進進步、隔離開關(guān)流動性、地刀等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障競爭激烈、告警等信號。同時可以設(shè)計整體界面改善，供用戶選擇對應(yīng)配電房對應(yīng)光伏組件或高壓部分進行查看空白區。

圖6 實時監(jiān)測主界面功能圖

4.2.                      電能質(zhì)量監(jiān)視

在電能質(zhì)量監(jiān)控圖中，可以直接查看電流電壓總有效值信息化、電壓波動形勢、電壓總畸變、正反向有功電能取得明顯成效、有功約定管轄、無功功率等電能質(zhì)量信息撔碌募夹g？梢愿鶕?jù)這些信息監(jiān)測現(xiàn)場電能的質(zhì)量發揮，及時的做出應(yīng)對方案。

圖7 電能質(zhì)量監(jiān)視界面圖面功能圖

4.3.                      實時曲線監(jiān)測

在實時曲線監(jiān)測界面中快速增長，用戶可以根據(jù)需求直接選擇所想要查看的數(shù)據(jù)開放以來，選擇后可在界面中實時顯示數(shù)據(jù)的變化，方便用戶分析數(shù)據(jù)的變化情況高質量，目前實時曲線支持至多四條曲線同時變化顯示綜合運用。

圖8 實時曲線監(jiān)測功能圖

4.4.                      實時報表監(jiān)測

在實時報表監(jiān)測界面中，用戶可以根據(jù)需求直接選擇所想要查看數(shù)據(jù)的設(shè)備的方法，能查詢各回路或設(shè)備實時的運行參數(shù)實事求是，報表中顯示的電參量信息應(yīng)包括：各相電流、三相電壓落到實處、總功率因數(shù)服務水平、總有功功率、總無功功率產品和服務、電能應用擴展，遙信量等。遙測量包括實時值（處于不同狀態(tài)時應(yīng)給以不同顏色區(qū)分）、測點狀態(tài)（越限活動上、置入有望、通信異常等）及其發(fā)生時間、日平均值等導向作用。遙信量包括實時值（處于不同狀態(tài)時應(yīng)給以不同顏色區(qū)分）方案、測點狀態(tài)（置入、通信異常等）十大行動、日變位次數(shù)等左右，報表可以導(dǎo)出和打印。

圖9 實時報表監(jiān)測功能圖

5.                      結(jié)語

太陽能光伏發(fā)電市場規(guī)模在過去紀(jì)念里持續(xù)擴大綜合措施，這主要是由于太陽能光伏發(fā)電成本不斷下降和政府的支持[3]本項目積極響應(yīng)了國家的號召可靠保障，大力發(fā)展高速公路陸域光伏建設(shè)，在發(fā)展的同時需要符合當(dāng)?shù)毓╇娋謱﹄娏Π踩囊笤O計標準。因此分布式光伏并網(wǎng)過程中需要使用到一套安全可靠的分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)解決方案開展，我司的電力監(jiān)控系統(tǒng)方案能夠為用戶、電網(wǎng)助力分布式光伏高比例有序并網(wǎng)發揮重要帶動作用，強化分布式光伏的統(tǒng)一管控意向，具有能夠推動分布式光伏和大電網(wǎng)的協(xié)調(diào)運行，搭建數(shù)據(jù)透明文化價值、調(diào)控便捷形式、能源互動的新型分布式新能源調(diào)度管理的體系。

參考文獻

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[3]董華展.太陽能光伏發(fā)電發(fā)展趨勢探析[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟和信息化,2023,226(4):283-284